Remoción de cromo y zinc de aguas residuales sintéticas en un humedal construido plantado con Cyperus odoratus L
DOI:
https://doi.org/10.17981/ingecuc.17.2.2021.08Palabras clave:
fitorremediación, bioconcentración, traslocación, Cyperus odoratus, metales pesados, humedales, flujo subsuperficialResumen
Introducción: Los humedales construidos (HC) son una tecnología reconocida para tratar aguas residuales industriales.
Objetivo: Remover Cr y Zn del agua residual sintética a través de un sistema piloto de humedales construidos de flujo subsuperficial horizontal.
Metodología: El estudio se realizó en la Universidad del Atlántico en Barranquilla, Colombia. Dos contenedores de 0,375 m2 de altura fueron rellenados con grava (~ 10 mm y 40% de porosidad) y una columna de agua de 0,3 m. Uno de los humedales se plantó con Cyperus odoratus L. y otro sin plantas se usó como control.
Resultados: La eficiencia de remoción de Cr y Zn en el humedal plantado fue de 93% y 96%, respectivamente y se obtuvo 67% y 98% de remoción en el sistema sin plantar con diferencias estadísticas (P <0,05). La diferencia observada en la producción de biomasa (0,1 y 0,6 kg m2), estuvo relacionada con el climática estacional que pudo haber favorecido el crecimiento de la planta. C. odoratus alcanzó un Factor de Translocación mayor de 1,5 para Cr y Zn, lo cual fue mayor que el reportado para otras especies de Cyperus. Sin embargo, un factor de bioconcentración >13,6 para Zn y <7,7 para Cr indicó que C. odoratus es una especie acumuladora de Cr y Zn. Los procesos de sorción de metales en la grava pudieron ocurrir debido a la alta eficiencia de eliminación de Zn en los sistemas no plantados.
Conclusiones: C. odoratus podría recomendarse para su uso en tecnología de humedales construidos debido a su capacidad de rápido crecimiento, absorción y translocación de metales pesados.
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Citas
República de Colombia, Contraloría General, Informe sobre la calidad y eficiencia del Control Fiscal Interno Vigencia 2017, BO, CO: Contraloría General de la República, 2017. Disponible en https://www.contraloria.gov.co/documents/20181/1560084/Informe+Control+Fiscal+Interno+2018-2019.pdf/192c04e0-bb6e-472d-82c7-3cb4a8f146db?version=1.0
IDEAM,. Estudio Nacional del Agua 2018, Bog. D.C., Col.: IDEAM/EMbajada de Suiza en Colombia, Mar. 2019. Available: https://cta.org.co/descargables-biblionet/agua-y-medio-ambiente/Estudio-Nacional-del-Agua-2018.pdf?
República de Colombia, MinAmbiente, “Por el cual se establecen los parámetros y valores límites permisibles en los vertimientos puntuales a cuerpos de agua superficiales y a los sistemas de alcantarillado público y se dictan otras disposicones,” Resolución 0631, DO: No. 49.486, 18 Abr. 2015. Recuperado de http://www.emserchia.gov.co/PDF/Resolucion631.pdf
Del Rio y Y. Ramos, “Acondicionamiento del agua residual industrial de los procesos de galvanización y decapado previo al tratamiento en humedales construidos,” Conferencia presentada en el Panamericana en sistemas de Humedales para el manejo, tratamiento y mejora de la calidad del agua, Env Sci Fac, UTP, Pereira, CO, 2012. Disponible en https://www.sanidadambiental.com/2011/12/19/conferencia-panamericana-en-sistemas-de-humedales-para-el-manejo-tratamiento-y-mejoramiento-de-la-calidad-del-agua/
N. B. Morales y G. E. Acosta, “Sistema de electrocoagulación como tratamiento de aguas residuales galvánicas,” Cienc Ing Neogranad, vol. 20, no. 1, pp. 33–34, 2010. https://doi.org/10.18359/rcin.282
A. Restrepo F & L. M. Tapia Q, “Evaluación de la remoción de conductividad y turbiedad de agua residual de una industria metalmecánica utilizando prototipos por lotes de humedales construidos de flujo libre,” Investigación, UCM, Colombia, 2019.
R. H. Kadlec & S. D. Wallace,Treatment Wetlands. 2nd Ed, BR., FL., USA.: CRC Press Taylor & Francis Group, 2009.
ONU, “Informe mundial de las Naciones Unidas sobre el Desarrollo de los Recursos Hídricos, 2018: Soluciones basadas en la naturaleza para la gestión del aguaWWDR 2018, PA, FR: UNESCO, 2018. Disponible en https://unesdoc.unesco.org/ark:/48223/pf0000261494/PDF/261494spa.pdf.multi
X. Zhang, T. Wang, Z. Xu, L. Zhang, Y. Dai, X. Tang, R. Tao, R. Li, Y. Yang & Y. Tai, “Effect of heavy metals in mixed domestic-industrial wastewater on performance of recirculating standing hybrid constructed wetlands ( RSHCWs ) and their removal,” Chem Eng J, vol. 379, pp. 122363–122363, Jan. 2020. https://doi.org/10.1016/j.cej.2019.122363
J. Truu, M. Espenberg, H. Nõlvak & J. Juhanson, “Phytoremediation and Plant-Assisted Bioremediation Treatment Wetlands: A Review,” Open Biotechnol J, vol. 9, pp. 85–92, Jun. 2015. Available: https://openbiotechnologyjournal.com/VOLUME/9/
H. Singh, A. Verma, M. Kumar, R. Sharma, R. Gupta, M. Kaur, M. Negi & S. K. Sharma, “Phytoremediation : A Green Technology to Clean Up the Sites with Low and Moderate Level of Heavy Metals,” Austin Biochem, vol. 2, no. 2, pp. 1–8, 2017. Available: https://austinpublishinggroup.com/biochemistry/fulltext/biochemistry-v2-id1012.php
D. Zhang, C. Wang, L. Zhang, D, Xu, B. Liu, Q. Zhou & Z. Wu, “Structural and metabolic responses of microbial community to sewage-borne chlorpyrifos in constructed wetlands,” J Environ Sci, vol. 44, pp. 4–12, Jun. 2016. https://doi.org/10.1016/j.jes.2015.07.020
C. J. Mulkeen, C. D. Williams, M. J. Gormally & M. G. Healy, “Seasonal patterns of metals and nutrients in Phragmites australis ( Cav .) Trin . ex Steudel in a constructed wetland in the west of Ireland,” Ecol Eng, vol. 107, pp. 192–197, Oct. 2017. https://doi.org/10.1016/j.ecoleng.2017.07.007
J. A. Romero-Hernández, A. Amaya-Chávez, P. Balderas-Hernández, G. Roa-Morales, N. González-Rivas & M. Á. Balderas-Plata, “Tolerance and hyperaccumulation of a mixture of heavy metals ( Cu, Pb, Hg, and Zn ) by four aquatic macrophytes,” Int J Phytoremediation, vol. 19, no. 3, pp. 239–245, May. 2017. https://doi.org/10.1080/15226514.2016.1207610
S. Rezania, S. Mat, M. Fadhil, F. Aini & H. Kamyab, “Comprehensive review on phytotechnology : Heavy metals removal by diverse aquatic plants species from wastewater,” J Haz Mat, vol. 318, pp. 587–599, Nov. 2016. https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2016.07.053
S. Yadav & R. Chandra, “Heavy Metals Accumulation and Ecophysiological Effect on Typha angustifolia L . And Cyperus esculentus L . Growing in Distillery and Tannery Effluent polluted natural wetlands site, Unnao, Inidia,” Environ Earth Sci, vol. 62, pp. 1235–1243, 2011. https://doi.org/10.1007/s12665-010-0611-6
Q. Mahmood, N. Mirza & S. Shaheen, “Phytoremediation Using Algae and Macrophytes: I, “L. Newman, A. A. Ansari, S. Singh Gill Ritu Gill & G. R. Lanza"Phytoremediation. Manegement of Environmental Contaminantes, vol. 2, Eds. Springer, pp. 265–289, 2015. https://doi.org/10.1007/978-3-319-10969-5_22
T. M. Galal, F. A. Gharib, S. M. Ghazi & K. H. Mansour, “Metal uptake capability of Cyperus articulatus L. and its role in mitigating heavy metals from contaminated wetlands,” Environ Sci Pollut Res, vol. 24, no. 27, pp. 21636–21648, 2017. https://doi.org/10.1007/s11356-017-9793-8
Herniwanti, J. B. Priatmadi, B. Yanuwiadi & Soemarno, “Water Plants Characteristic for Phytoremediation of Acid Mine Drainage Passive Treatment,” Int J Basic Appl Sci IJBAS-IJENS, vol.13, no. 06, pp. 14–20, Dec. 2013. Available: http://www.ijens.org/Vol_13_I_06/136706-2525-IJBAS-IJENS.pdf
J. O. Rangel,. Colombia Diversidad Biotica IX. Ciengas de Cordoba: Biodiversidad, ecologia y manejo ambiental, BO, CO: UNAL, 2010.
H. A. Casierra-Martínez, J. C. Charris-Olmos, A. Caselles-Osorio & A. E. Parody-Muñoz, “Organic Matter and Nutrients Removal in Tropical Constructed Wetlands Using Cyperus ligularis (Cyperaceae) and Echinocloa colona (Poaceae),” Water Air & Soil Pollut, vol. 228, no. 9, pp. 1–10, 2017. https://doi.org/10.1007/s11270-017-3531-1
L. I. Ramos,. Vegetación Asociada a Paisajes Productivos de la Orinoquia Colombiana, Vvc., Col.: UNILLANOS, 2019.
A. Ortiz, S. Torres, Y. Quintana & A. López, “Primer reporte de resistencia de Cyperus odoratus L. al herbicida pirazosulfuron-etilo,” Bioagro, vol. 27, no. 1, pp. 45–50, 2015. Available: http://www.ucla.edu.ve/bioagro/
J. A. Romero-Hernández, A. Amaya-Chávez, P. Balderas-Hernández, G. Roa-Morales, N. González-Rivas & Mi. A. Balderas-Plata, “Tolerance and hyperaccumulation of a mixture of heavy metals (Cu, Pb, Hg, and Zn) by four aquatic macrophytes four aquatic macrophytes,” Int J Phytoremediation, vol. 19, no. 3, pp. 239–245, 2017. https://doi.org/10.1080/15226514.2016.1207610
A. Caselles-Osorio & J. García, “Impact of different feeding strategies and plant presence on the performance of shallow horizontal subsurface-flow constructed wetlands,” Sci Tot Env, vol. 378, no. 3, pp. 253–262, Jun. 2007. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2007.02.031
S. Soda, T. Hamada, Y. Yamaoka, M. Ike, H. Nakazato, Y. Saeki, T. Kasamatsu & Y. Sakurai, “Constructed wetlands for advanced treatment of wastewater with a complex matrix from a metal-processing plant : Bioconcentration and translocation factors of various metals in Acorus gramineus and Cyperus alternifolius,” Eco Eng, vol. 39, pp. 63–70, Feb. 2012. https://doi.org/10.1016/j.ecoleng.2011.11.014
E. W. Rice, R. B. Baird & A. D. Eaton, Standard Methods for examination of water and wastewater. 22 Ed, WA, USA.: American Public Health Association/American Water Wors Association & Water Enviroment Federation, 2012.
K. R. Reddy & R. D. DeLaune, Biochemistry of wetlands. Science and applications, BR, USA: CRC Press/Taylor & Francis Group, 2008. https://doi.org/10.1201/9780203491454
K. R. Reddy & R. D. Delaune, Biogeochemistry of wetlands: Science and Applications, BR, USA: CRC Press/Taylor & Francis Group, 2008. https://doi.org/10.1201/9780203491454
M. Gill, “Heavy metal stress in plants:a review,” IJAR, vol. 2, no. 6, pp. 1043–1055, 2014. Available: https://www.journalijar.com/uploads/969_IJAR-3569.pdf
T. V. Ramachandra, P. B. Sudarshan, M. K. Mahesh & S. Vinay, “Spatial patterns of heavy metal accumulation in sediments and macrophytes of Bellandur wetland , Bangalore,” J Env Man, vol. 206, pp. 1204–1210, Jan. 2018. https://doi.org/10.1016/j.jenvman.2017.10.014
V. Sinha, K. Pakshirajan & R. Chaturvedi, “Chromium tolerance , bioaccumulation and localization in plants : An overview,” J Env Man, vol. 206, pp. 715–730, Jan. 2018. https://doi.org/10.1016/j.jenvman.2017.10.033
J. Gao, J. Zhao, J. Zhanga, Q. Li, J. Gao, M. Cai & J. Zhang, “Preparation of a new low-cost substrate prepared from drinking water treatment sludge (DWTS)/bentonite/zeolite/fly ash for rapid phosphorus removal in constructed wetlands,” J Cle Pro, vol. 261, pp. 121110–121110, Jul. 2020. https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2020.121110
A. Basile, S. Sorbo, B. Conte, R. Castaldo, F. Trinchella, C. Capasso & V. Carginale, “Toxicity, accumulation, and removal of heavy metals by three aquatic macrophytes,” Int J Phytoremediat, vol. 14, no. 4, pp. 374–387, 2012. https://doi.org/10.1080/15226514.2011.620653
A. Kumar Y, R. Abbassi, N. Kumar, S. Satya, T. . Sreekrishnan & B. Mishra, “The removal of heavy metals in wetland microcosms: Effects of bed depth, plant species, and metal mobility,” CEJ, vol. 211–212, pp. 501–507, 15 Nov. 2012. https://doi.org/10.1016/j.cej.2012.09.039
H. R. Hadad, M. A. Maine & C. A. Bonetto, “Macrophyte growth in a pilot-scale constructed wetland for industrial wastewater treatment,” Chemosphere, vol. 63, no. 10, pp. 1744–1753, Jun. 2006. https://doi.org/10.1016/j.chemosphere.2005.09.014
R. Aryal, R. Nirola, S. Beecham & B. Sarkar, “International Biodeterioration & Biodegradation Influence of heavy metals in root chemistry of Cyperus vaginatus R . Br : A study through optical spectroscopy,” Int Biodeterior Biodegradation, vol. 113, pp. 201–207, 2016. Available: https://www.cabdirect.org/cabdirect/abstract/20163284520
J. Teuchies, S. Jacobs, L. Oosterlee, L. Bervoets & P. Meire, “Role of plants in metal cycling in a tidal wetland : Implications for phytoremidiation,” Sci Tot Env, vol. 446-446, pp. 146–154, Feb. 2013. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2012.11.088
M. Varma, A. K. Gupta, P. S. Ghosal & A. Majumder, “A review on performance of constructed wetlands in tropical and cold climate: Insights of mechanism, role of influencing factors, and system modification in low temperature,” Sci Tot Env, vol. 755, part. 2, pp. 142540–142540, Feb. 2021. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2020.142540
W. M. Mayes, L. C. Batty, P. L. Younger, A. P. Jarvis, M. Kõiv, C. Vohla & U. Mander, “Wetland treatment at extremes of pH : A review,” Sci Tot Env, vol. 407, no. 13, pp. 3944–3957, Jun. 2008. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2008.06.045
A. Reyhanitabar, M. M. Ardalan, N. Karimian, G. R. Savaghebi & R. J. Gilkes, “Kinetics of Zinc Sorption by Some Calcareous Soils of Iran,” J Agr Sci Tech, vol. 13, pp. 263–272, 2011. Available: https://iranjournals.nlai.ir/bitstream/handle/123456789/589813/537E8A11A780A18363B4073D72E9F9F9.pdf?sequence=-1&isAllowed=y
M. Walaszek, M. Del Nero, P. Bois, L. Ribstein & A. Wanko, “Sorption behavior of copper, lead and zinc by a constructed wetland treating urban stormwater,” Ap Geochem, vol. 97, pp. 167–180, Oct. 2018. https://doi.org/10.1016/j.apgeochem.2018.08.019
X. Xu & G. L. Mills, “Do constructed wetlands remove metals or increase metal bioavailability?,” J Env Man, vol. 218, pp. 245–255, Jul. 2018. https://doi.org/10.1016/j.jenvman.2018.04.014
V. A. Papaevangelou, G. D. Gikas & V. A. Tsihrintzis, “Chromium removal from wastewater using HSF and VF pilot-scale constructed wetlands: Overall performance, and fate and distribution of this element within the wetland environment,” Chemosphere, vol. 168, pp. 716–730, Feb. 2016. https://doi.org/10.1016/j.chemosphere.2016.11.002
A. M. Pat-Espadas, R. L. Portales, L. E. Amabilis-Sosa, G. Gómez & G. Vidal, “Review of Constructed Wetlands for Acid Mine Drainage Treatment,” Water, vol. 10, no. 11, pp. 1685–1685, 2018. https://doi.org/10.3390/w10111685
H. Ali, E. Khan & M. Anwar, “Chemosphere Phytoremediation of heavy metals — Concepts and applications,” Chemosphere, vol. 91, no. 7, pp. 869–881, May. 2013. https://doi.org/10.1016/j.chemosphere.2013.01.075
J. Vymazal & T. Březinová, “Accumulation of heavy metals in aboveground biomass of Phragmites australis in horizontal flow constructed wetlands for wastewater treatment: A review,” CEJ, vol. 290, pp. 232–242, Apr. 2016. https://doi.org/10.1016/j.cej.2015.12.108
A. Dan, O. Masao, F. Yuta, S. Satoshi, I. Tomonori, M. Takashi & I. Michihiko, “Removal of heavy metals from synthetic landfill leachate in lab-scale vertical fl ow constructed wetlands,” Sci Tot Env, vol. 584–585, pp. 742–750, Apr. 2017. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2017.01.112
C. A. Madera-Parra, E. J. Peña-Salamanca & J. A. Solarte-Soto, “Efecto de la concentración de metales pesado en la respuesta fisiológica y capacidad de acumulación de metales de tres especies vegetales tropicales empleadas en la fitorremediación de lixiviados provenientes de rellenos sanitarios,” Ing Compet, vol. 16, no. 2, pp. 179–188, 2014. https://doi.org/10.25100/iyc.v16i2.3693
G. Yu, G. Wang, J. Li, T. Chi, S. Wang, H. Peng, H. Chen, C. Du, C. Jiang, Y. Liu, L. Zhou & H. Wu, “Enhanced Cd 2 + and Zn 2 + removal from heavy metal wastewater in constructed wetlands with resistant microorganisms,” Bior Tech, vol. 316, no. May, pp. 123898–123898, Nov. 2020. https://doi.org/10.1016/j.biortech.2020.123898
M. Llugany, R. Tolrà, C. Poschnrieder & J. Barceló, “Hiperacumulación de metales : ¿una ventaja para la planta y para el hombre?,” Ecosistemas, vol. 16, no. 2, pp. 4–9, 2007. Available: https://www.revistaecosistemas.net/index.php/ecosistemas/article/view/124
M. Soleimani-Ahmadi, H. Vatandoost, A. A. Hanafi-Bojd, M. Zare, R. Safari, A. Mojahedi & F. Poorahmad-Garbandi, “Environmental characteristics of anopheline mosquito larval habitats in a malaria endemic area in Iran,” Asian Pac J Trop Med, vol. 6, no. 7, pp. 510–515, Jul. 2013. https://doi.org/10.1016/S1995-7645(13)60087-5
R. Chandra, “Advances in Biodegradation and Bioremediation of Industrial Waste,” in R. Chandra, G. Saxena & V. KumarPhytoremediation of Environmental Pollutants : An Eco- Sustainable Green Technology to Environmental Management, BR. FL. USA.: CRC Press Taylor & Francis Group, pp. 1–30, Mar. 2015. Available: https://www.researchgate.net/publication/274249084_Phytoremediation_of_Environmental_Pollutants_An_Eco-Sustainable_Green_Technology_to_Environmental_Management
D. I. Caviedes-Rubio, D. R. Delgado & A. O. Amaya, “Remoción de metales pesados comúnmente generados por la actividad industrial , empleando macrófitas neotropicales,” P+L, vol. 11, no. 2, pp. 126–149, Jul.-Dic. 2016. Disponible en http://repository.lasallista.edu.co:8080/ojs/index.php/pl/article/view/1245
Z. B. Salem, X. Laffray, A. Al-Ashoor, H. Ayadi & L. Aleya, “Metals and metalloid bioconcentrations in the tissues of Typha latifolia grown in the four interconnected ponds of a domestic landfill site,” J Env Sci, vol. 54, pp. 56–68, Apr. 2017. https://doi.org/10.1016/j.jes.2015.10.039
M. Walaszek, M. Del Nero, P. Bois, L. Ribstein, O. Courson, A. Wanko & J. Laurent, “Sorption behavior of copper, lead and zinc by a constructed wetland treating urban stormwater,” Ap Geochem, vol. 97, pp. 167–180, Oct. 2018. https://doi.org/10.1016/j.apgeochem.2018.08.019
S. Tahervand & M. Jalali, “Sorption and desorption of potentially toxic metals (Cd, Cu, Ni and Zn) by soil amended with bentonite, calcite and zeolite as a function of pH,” GEXPLO, vol. 181, pp. 148–159, Oct. 2017. https://doi.org/10.1016/j.gexplo.2017.07.005
R. Chandra, “Advances in Biodegradation and Bioremediation of Industrial Waste,” in R. Chandra, G. Saxena & V. KumarPhytoremediation of Environmental Pollutants : An Eco- Sustainable Green Technology to Environmental Management, BR. FL. USA.: CRC Press Taylor & Francis Group, pp. 1–30, Mar. 2015. Available: https://www.researchgate.net/publication/274249084_Phytoremediation_of_Environmental_Pollutants_An_Eco-Sustainable_Green_Technology_to_Environmental_Management
D. I. Caviedes-Rubio, D. R. Delgado & A. O. Amaya, “Remoción de metales pesados comúnmente generados por la actividad industrial , empleando macrófitas neotropicales,” P+L, vol. 11, no. 2, pp. 126–149, Jul.-Dic. 2016. Disponible en http://repository.lasallista.edu.co:8080/ojs/index.php/pl/article/view/1245
Z. B. Salem, X. Laffray, A. Al-Ashoor, H. Ayadi & L. Aleya, “Metals and metalloid bioconcentrations in the tissues of Typha latifolia grown in the four interconnected ponds of a domestic landfill site,” J Env Sci, vol. 54, pp. 56–68, Apr. 2017. https://doi.org/10.1016/j.jes.2015.10.039
M. Walaszek, M. Del Nero, P. Bois, L. Ribstein, O. Courson, A. Wanko & J. Laurent, “Sorption behavior of copper, lead and zinc by a constructed wetland treating urban stormwater,” Ap Geochem, vol. 97, pp. 167–180, Oct. 2018. https://doi.org/10.1016/j.apgeochem.2018.08.019
S. Tahervand & M. Jalali, “Sorption and desorption of potentially toxic metals (Cd, Cu, Ni and Zn) by soil amended with bentonite, calcite and zeolite as a function of pH,” GEXPLO, vol. 181, pp. 148–159, Oct. 2017. https://doi.org/10.1016/j.gexplo.2017.07.005

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